キャピラリーチューブ内流動溶媒の特異的分配挙動に基づく新規分離手法の開発

• 研究課題/領域番号: 23550106
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 分析化学
• 研究機関: 同志社大学
• 研究代表者: 塚越 一彦 同志社大学, 理工学部, 教授 (60227361)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2011年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: キャピラリーチューブ / クロマトグラフィー / 水-親水性/疎水性有機溶媒混合キャリア溶液 / マイクロフロー / 層流 / 相分離 / 液-液界面 / キャピラリークロマトグラフィー / 相図 / 溶媒分子の分配 / 管径方向分配現象 / 管径方向分配クロマトグラフィー

研究概要

申請者らは、微小空間内における特異的な流れを見いだし、報告してきた。水-親水性/疎水性有機溶媒の三成分混合溶液、水-界面活性剤混合水溶液、水-イオン性液体混合溶液などを使用することができる。本研究課題では、水-親水性/疎水性有機溶媒の三成分混合溶液を主に取り上げた。水-親水性/疎水性有機溶媒の三成分混合溶液、たとえば、水-アセトニトリル-酢酸エチル混合溶液を、マイクロチップのマイクロチャネルやキャピラリーチューブに送液すると、溶媒分子が管径方向に分配する。すなわち、溶媒分子が管径方向に対して内側(管中央部)にinner phaseを外側(内壁近傍)にouter phaseを形成し、相分離を引き起こす。この現象を「管径方向分配現象(Tube Radial Distribution Phenomenon; TRDP)」と呼ぶ。TRDPは微小空間における新しい動的な液-液界面の創出という視点でとらえることもできる。TRDPを蛍光で可視化することに成功し、三成分相図から得られる溶媒組成比とキャピラリーチューブ内での親水性および疎水性溶質の分離挙動との関連性などを調べてきた。さらに、TRDPに基づく機能発現技術として、クロマトグラフィー、抽出法、混合手法、あるいは化学反応場として利用するマイクロリアクターの研究を進めた。それらを、「管径方向分配クロマトグラフィー(Tube Radial Distribution Chromatography; TRDC)」、「管径方向分配抽出(Tube Radial Distribution Extraction; TRDE)」、「管径方向分配混合(Tube Radial Distribution Mixing; TRDM)」、「管径方向分配化学反応(Tube Radial Distribution Reaction; TRDR)」と呼ぶ。TRDPの研究は緒についたばかりだが、申請者らはTRDPを微小空間内の溶媒分子の新しい流動挙動としてとらえ、TRDPの解明と機能発現の研究を遂行した。

研究成果

• [雑誌論文] Fundamental Research and Application of the Specific Fluidic Behavior of Mixed Solvents in a Microspace (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 30 ページ: 65-73
  • NAID: 130004442247
• [雑誌論文] Tube Radial Distribution Phenomenon with a Two-phase Separation Solution of a Fluorocarbon and Hydrocarbon Organic Solvent Mixture in a Capillary Tube and Metal Compounds Separation (2014)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kitaguchi, Naoya Hanamura, Masaharu Murata, Masahiko Hashimoto, and Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 30 ページ: 687-690
  • NAID: 130004442307
• [雑誌論文] Fundamental Research and Application of the Specific Fluidic Behavior of Mixed Solvents in a Microspace (Invited Review) (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 30 ページ: 65-73
  • 査読あり
• [雑誌論文] 管径方向分配現象の解明と機能発現(総合論文) (2013)
  • 著者名/発表者名: 塚越一彦
  • 雑誌名: 分析化学 巻: 62 ページ: 393-407
• [雑誌論文] Specific Distribution Behavior of a Ternary Mixture of Solvents Fed into Bent and Wound Microchannels in Microchips (2013)
  • 著者名/発表者名: Kei Nishiyama, Masaharu Murata, Masahiko Hashimoto, and Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 29 ページ: 1003-1008
  • NAID: 10031202862
• [雑誌論文] Tube Radial Distribution Phenomenon Observed in an Aqueous Micellar Solution of Non-Ionic Surfactant Fed into a Microspace and Attempt to Capillary Chromatographic Application (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoya Jinno, Katsuya Unesaki, Masahiko Hashimoto and Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Journal of Analytical Chemistry 巻: 68 ページ: 1197-1202
• [雑誌論文] Capillary Chromatography Based on Tube Radial Distribution of Ternary Mixed Solvents : Construction of the Phase Diagram and the Separation Performance (2013)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Tanigawa, Satoshi Fujinaga, Masahiko Hashimoto, and Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: The Science and Engineering Review of Doshisha University 巻: 53 ページ: 167-172
  • NAID: 110009544888
• [雑誌論文] Michrochip Chromatography Using an Open-Tubular Microchannel and a Ternary Water-Acetonitrile-Ethyl Acetate Mixture Carrier Solution (2013)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Matsuda, Kenichi Yamashita, Hideaki Maeda, Masahiko Hashimoto, and Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Journal of Separation Science 巻: 36 ページ: 965-970
• [雑誌論文] Two-Phase Extraction of Metal Ions Using a Water-Acetonitrile-Ethyl Acetate Ternary Mixed-Solvent Separation System (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoya Takahashi, Masahiko Hashimoto, and Kazuhiko Tsikagoshi
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 29 ページ: 665-667
• [雑誌論文] 管径方向分配現象の解明と機能発現（総合論文） (2013)
  • 著者名/発表者名: 塚越一彦
  • 雑誌名: 分析化学 巻: 62 ページ: 393-407
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chromatography Using Ternary WaterAcetonitrileEthyl Acetate Mixture as a Carrier Solution on a Microchip Incorporating Microchannels (2012)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Matsuda, Naoya Jinno, Kenichi Yamashita, Hideaki Maeda, Akihiro Arai, Masahiko Hashimoto, and Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 41 ページ: 1448-1450
• [雑誌論文] Tube Radial Didtribution of Solvents Observed in an Aqueous Ionic Liquid Mixed Solution Delivered into a Capillary Tube (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuki Kawai, Masaharu Murata, Masahiko Hashimoto, and Kazuhiko Tsikagoshi
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 28 ページ: 1029-1031
• [雑誌論文] Specific microfluidic behavior of ternary mixed carrier solvents ofwater-acetonitrile-ethyl acetate in open-tubular capillary chromatographyand the chromatograms (2012)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Fujinaga, Katsuya Unesaki, Shigeru Negi, Masahiko Hashimoto, and Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Analytical Methods 巻: 4 ページ: 3884-3890
• [雑誌論文] Rapid and Convenient Sample Preparation in a Single Tube Using Magnetic Beads for Fluorescence Detectionof Single Nucleotide Variation Based on Oligonucleotide Ligation (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Hashimoto, C. Morimoto, K. Hagihara, and Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 41 ページ: 135-137
• [雑誌論文] Effects of Tube Materials on Capillary Chromatography Based on Tube Radial Distribution of Ternary Mixture Carrier Solvents under Laminar Flow Conditions (2012)
  • 著者名/発表者名: Yudai Kudo, Naoya Jinno, Masahiko Hashimoto, and Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Chromatorgaphia 巻: 75 ページ: 417-421
• [雑誌論文] Tentative Comparison of Tube Radial Distribution Chromatography and CZE (2012)
  • 著者名/発表者名: Kisuke Tabata, Naoya Jinno, Keiichi Noda, Masahiko Hashimoto, Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Chromatorgaphia 巻: 75 ページ: 423-428
• [雑誌論文] Separation of Dansyl-DL-Amino Acids by Open Tubular Capillary Chromatography Based on Tube Radial Distribution Phenomenon of the Ternary Mixed Carrier Solvents (2012)
  • 著者名/発表者名: Yudai Kudo, Hyo Kan, Naoya Jinno, Masahiko Hashimoto and Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Analytical Methods 巻: 4 ページ: 906-912
• [雑誌論文] Capillary Electrophoresis with a Chemiluminescence Detector Using the Two Reactions of Luminal and Peroxyoxalate (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazumasa Tsuge, Takayuki Tanaka, Keiichi Noda, and Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies 巻: 35 ページ: 1091-1101
• [雑誌論文] Biomolecule Analyses in an Open-Tubular Capillary Chromatography Using Ternary Mixed Carrier Solvents with Chemiluminescence Detection (2012)
  • 著者名/発表者名: Naoya Takahashi, Yuji Masuhara, Naoya Jinno, Masahiko Hashimoto, and Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 28 ページ: 351-357
  • NAID: 10030570607
• [雑誌論文] Mixing Process of Ternary Solvents Prepared through Microchannels in a Microchip under Laminar Flow Conditions (2012)
  • 著者名/発表者名: Kei Nishiyama, Naoya Jinno, Masahiko Hashimoto, and Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 28 ページ: 423-427
  • NAID: 10030570969
• [雑誌論文] Experiments and Considerations through the Phase Diagram in Open Tubular Capillary Chromatography Based on Tube Radial Distribution of Ternary Mixed Solvents Using a Fused-Silica Capillary Tube (2012)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Tanigawa, Naoya Jinno, Masahiko Hashimoto, Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: American Journal of Analytical Chemistry 巻: 3 ページ: 300-3005
• [雑誌論文] The Micro-Flow Reaction System Featured the Liquid-Liquid Interface Created with Ternary Mixed Carrier Solvents in a Capillary Tube (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuji Masuhara, Naoya Jinno, Masahiko Hashimoto, and Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 28 ページ: 439-444
  • NAID: 10030757261
• [雑誌論文] Consideration of the Tube Radial Distribution of the Carrier Solvents in a Capillary Tube under Laminar Flow Conditions and Computer Simulation (2012)
  • 著者名/発表者名: Naoya Jinno, Yuji Masuhara, Tomoya Kobayashi, Naoya Takahashi, Yusuke Tanigawa, Masahiko Hashimoto, and Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 28 ページ: 527-530
  • NAID: 10030757770
• [雑誌論文] Elution Behavior of Lambda-DNA with Ternary Mixed Carrier Solvents in an Open-Tubular Capillary under Laminar Flow Conditions (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Nogami, Satoshi Fujinaga, Naoya Jinno, Masahiko Hashimoto, and Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 28 ページ: 617-620
  • NAID: 10030758173
• [雑誌論文] Study of Outer Phases in Capillary Chromatography, Based on Tube Radial Distribution of Carrier Solvents under Laminar Flow Conditions (2012)
  • 著者名/発表者名: Naoya Jinno, Mari Murakami, Kiyoshi Mizohata, Masahiko Hashimoto, and Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies, Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies 巻: 35 ページ: 1750-1766
• [雑誌論文] Microfluidic Behavior of Ternary Mixed Carrier Solvents Based on the Tube Radial Distribution in Triple-Branched Microchannels in a Microchip (2012)
  • 著者名/発表者名: Naoya Jinno, Masahiko Hashimoto, Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Journal of Analytical Sciences, Methods and Instrumentation 巻: 2 ページ: 49-53
• [雑誌論文] Fluidic Behavior of Polymer Compounds in an Open-Tubular Capillary with Ternary Mixed Carrier Solvents under Laminar Flow Conditions (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Nogami, Satoshi Fujinaga, Masahiko Hashimoto, and Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Journal of Flow Injection Analysis 巻: 29 ページ: 21-24
• [雑誌論文] Influence of Adding Surfactants to an Analyte Solution on Separation Performance in Open-tubular Capillary Chromatography Based on the Tube Radial Distribution of Ternary Mixed Carrier Solvents (2012)
  • 著者名/発表者名: Katsuya Unesaki, Masahiko Hashimoto, and Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 41 ページ: 855-856
  • NAID: 10031030492
• [雑誌論文] Investigation into Tie Lines and Solubility Curves on Phase Diagrams in Open-Tubular Capillary Chromatography Using Ternary Mixed-Carrier Solvents (2012)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Tanigawa, Satoshi Fujinaga, Masahiko Hashimoto, and Kazuhiko Tsukagoshi
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 28 ページ: 921-924
  • NAID: 10031069503
• [雑誌論文] Derivatization of a Protein with Fluorescamine Utilizing the Tube Radial Distribution Phenomenon of Ternary Mixed Carrier Solvents in a Capillary Tube (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Masuhara, N. Jinno, M. Hashimoto, K. Tsukagoshi
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 40 ページ: 804-805
  • NAID: 10029281461
  • 査読あり
• [雑誌論文] Use of tube radial distribution of ternary mixed carrier solvents for introduction of absorption reagent for metal ion separation and online detection into capillary (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Fujinaga, N. Jinno, M. Hashimoto, K. Tsukagoshi
  • 雑誌名: Journal of Separation Science 巻: 34 号: 20 ページ: 2833-2839
  • DOI: 10.1002/jssc.201100404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of Analyte Injection Volumes and Concentrations on Capillary Chromatography Based on Tube Radial Didstribution of Carrier Solvents under Laminar Flow Conditions (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanigawa, N. Jinno, M. Hashimoto, K. Tsukagoshi
  • 雑誌名: Chromatography 巻: 32 ページ: 135-140
  • 査読あり